基于摄像机旋转的双目立体视觉在接触线覆冰监测中的应用.pdf

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1、学校代码：密级：公开如交遂乂攀士学位基于摄像机旋转的双目立体视觉在接触线覆冰监测中的应用文、交道乂讀硕士学位论文基于摄像机旋转的双目立体视觉在接触线覆冰监测中的应用作者：尚妍导师：刘明光北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交

2、换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字曰期，丨年月曰签字曰期：年》抓曰学校代码：密级：公幵北京交通大学硕士学位论文基于摄像机旋转的双目立体视觉在接触线覆冰检测中的应用作者姓名：高妍学号：导师姓名：刘明光职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业电气工程研究方向：电气设备在线监测北京交通大学年月致谢在论文完成之际，我要特别感谢我的导师刘明光教授的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，刘老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我

3、都得到了刘老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此衷心感谢刘老师对我三年来生活学业上的关心和指导。在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，在此一并致以诚挚的谢意。三年的寒窗苦读，感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友和理解我的父母。最后，向百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家老师表示衷心地感谢。摘要摘要随着我国铁路向高寒和偏远地区的延伸，以及恶劣天气的频繁出现，接触网覆冰所带来的影响日益凸显。接触网覆冰带来的危害不仅会影响列车的正常运行

4、，严重时甚至会引发重大事故，其主要危害有：接触线上附着冰壳，导致受电弓无法正常取流；接触线覆冰容易形成冰凌，冰凌刮蹭受电弓，导致受电弓磨耗加剧；接触线覆冰后，由于线密度增大，减小了波动传播速度，进而影响弓网受流质量；风载荷和覆冰值超过设计值，出现覆冰舞动现象；弓网之间产生电弧，瞬时高温会烧伤受电弓和导线。针对目前接触线覆冰监测研究较少，以及研究方法的不足，提出一种基于双目立体视觉的图像监测方法对接触线覆冰进行在线监测。本文首先研究了具有云台装置的摄像机在旋转过程中任意位置外参数的标定方法，使得摄像机在初始标定之后，可以通过一台摄像机旋转以

5、改变角度拍摄同一段覆冰，达到双目立体视觉的目的，解决了传统双目立体视觉内参数不一致、摄像机移动后需要重新标定、监测范围小、需要架设两台摄像机的问题。在特征点提取方面，本文釆用小波模极大值算法结合多阈值下的边缘生长，并通过数学形态学方法使提取到的覆冰轮廓为单一像素且连续，该方法具有自适应性，在复杂背景下也具有很好的提取效果。在特征点匹配方面，将特征点分为两种类型，并利用极线和特征点之间的关系进行匹配，提高匹配的精度，并降低匹配过程的时间复杂度。通过双目立体视觉方法，可以重建出接触线覆冰的三维视图，最后通过一定的算法计算平均覆冰厚度和冰凌长度

6、。应用本算法对多组实测图像进行分析，实际结果表明，该方法能够准确计算接触线上的平均覆冰厚度与冰凌长度，精度高，测量误差在以内，可以满足监测的需求，且有效扩大了监测范围，为接触线覆冰在线远程测量提供了新的方法。关键词：接触线；覆冰；双目立体视觉；摄像机旋转ABSTRACTABSTRACTAstherailwaystretchestothecoldandremoteareasinourcountry,andthefrequencyofthebadweather,theeffectsoficecoatingoncontactwiresisgro

7、wing.Theiceoncontactwiresnotonlyafectsthenormaloperationofthetrain,butalsoevenleadstoseriousaccidents,themainhazardsare:Theiceshelloncontactwiresmakesthepantographcannottakeelectricity;Theiceoncontactwiresiseasytobecomeicicleandscratchespantograph,increasingthewearofpanto

8、graph;Aftericecoating,duetothelineardensityincreasing,thewavespeedandthequalityofabsorptioncurre